http://www.gizmodo.jp/2017/06/nasa-vlf-bubble.html

2017.06.01 15:10
カテゴリー：Science
タグ：サイエンス宇宙地球

NASAのヴァン・アレン帯探査機が、地球を覆う人工のバリアを発見
http://www.gizmodo.jp/images/2017/05/170524barrier.jpg
image: NASA Goddard/ YouTube
人類は知らないうちに、地球の周りにシールドを作っていた！?

何だかSFチックな響きがありますが、NASAは先日、科学者たちが宇宙の粒子放射線から地球を保護する人工のバリアを発見したと報じました。この発見は、宇宙気象における冷戦時代の核実験の影響に関する論文の一部としてSpace Science Reviewsで発表されています。

関連記事：冷戦時代の核実験、宇宙気象に影響を及ぼしていたことが判明

バリアとなっているのは超長波（very low frequency, VLF）で形成された泡。VLFは宇宙の粒子と相互作用して、粒子がどこにどうやって動くかに影響を与えることがわかったとか。

続きはソースで

https://youtu.be/cFYoYUBGw4s


video: NASA
image: NASA Goddard/ YouTube
source: Springer Link, NASA, Wikipedia

（たもり）

NASAが火星の大気を守る巨大磁気シールド構想を発表しました。
地殻変動のない火星では地球のような磁場がないため、太陽風によって大気が宇宙へと吹き飛ばされてしまい、非常に薄い大気しかありません。
ここに人工的に磁場を形成して地球のような大気層を作ってやろうという考えです。
研究者は、火星のラグランジュ点(L1)に磁気シールドを置いた場合のシミュレーションを行なったところ、北極点付近にあるドライアイス層が蒸発してCO2となり、その温室効果で地表の氷のいくらかを再び海に戻せるという結果を得ました。

http://o.aolcdn.com/hss/storage/midas/49d7ad246e3b1dd51d1bf54dc0426527/205019052/subnasa.jpg

地表に海ができるということは、将来火星に長期滞在することになるであろう宇宙飛行士にとっては、かなり住みやすい環境になるということです。

続きはソースで

http://o.aolcdn.com/hss/storage/midas/df15e1148aeb468ea4c8bc8c1d916817/205019050/dims.jpg
http://japanese.engadget.com/2017/03/06/nasa-co2/

推進剤は火星で製造、最新版「火星の帰り方」 | ナショナルジオグラフィック日本版サイト
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/15/b/100600040/

画像
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/15/b/100600040/01.jpg
NASAのエンジニアは、映画『オデッセイ』（日本では2016年公開予定）に描かれているような火星の厳しい気候にも耐えうる宇宙船を設計しなければならない。（PHOTOGRAPH TWENTIETH
CENTURY FOX）

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火星大気は、摩擦熱が生じるほどには十分濃いが、パラシュートを使ってMAVとその着陸機のような巨大な物体を減速するには薄すぎる。
MATTHEW TWOMBLY, CHIQUI ESTEBAN, NG STAFF　SOURCES: Bong Wie/Iowa State University, Ames; Space.com

http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/15/b/100600040/Mars_MAV-2_Mob.gif
膨張式のシールドのおかげで、MAVは音速の2.5倍から3倍まで減速する。その後、シールドは分離。以後、下降モジュールに搭載したロケットエンジンを使いながら高度を下げる。
MATTHEW TWOMBLY, CHIQUI ESTEBAN, NG STAFF　SOURCES: Bong Wie/Iowa State University, Ames; Space.com

http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/15/b/100600040/Mars_MAV-3_Mob.gif
初期ペイロード重量を削減するため、MAVは火星到着後に、火星大気（95%を二酸化炭素が占める）から液体酸素を製造する。
MATTHEW TWOMBLY, CHIQUI ESTEBAN, NG STAFF　SOURCES: Bong Wie/Iowa State University, Ames; Space.com

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火星上昇機およびその着陸機が火星大気圏に入ると、膨張式のシールドが展開される。（ILLUSTRATION COURTESY NASA）

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火星表面で宇宙飛行士が着ることになる宇宙服は、軌道への移動時には大きすぎる。その代わり、「船内活動」スーツを着用する。（PHOTOGRAPH BY ROBERT MARKOWITZ,
NASA/JOHNSON SPACE CENTER）

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宇宙飛行士は、加圧されたローバー内で、火星の塵が付着していない宇宙服に着替える（地球に汚染物質を持ち込まないための安全策）。その後、トンネルを通ってMAVに乗り込む。
MATTHEW TWOMBLY, CHIQUI ESTEBAN, NG STAFF　SOURCES: Bong Wie/Iowa State University, Ames; Space.com

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クルーは火星表面から打ち上げられ、火星上空のパーキング軌道で待つ地球帰還機とのランデブー飛行を行うまで、最長で43時間MAVに搭乗する。
MATTHEW TWOMBLY, CHIQUI ESTEBAN, NG STAFF　SOURCES: Bong Wie/Iowa State University, Ames; Space.com


　NASA（米航空宇宙局）のエンジニアにとって、火星は惑星サイズのハエトリグサだ。

　約束された科学的発見を餌に私たちを惹きつけ、そこに降り立った瞬間、過酷な気候と重力が宇宙飛行士をとらえて離さない。

　だが、それはあってはならないことだ。宇宙飛行士をもうひとつの星に置き去りにするためだけに、数十億ドルを投じることを世間は許さないだろう。NASAの火星探査計画において何よりも重要なパートは、間違いなく火星からの帰還である。（参考記事：「火星への有人飛行が意味するもの」、「MAVENに続け、各国の火星探査計画」）

　そのためにNASAが作ろうとしている宇宙船「マーズ・アセント・ビークル」（MAV：火星上昇機）は、手ごわい課題を抱えている。火星表面から上昇するための推進剤をあらかじめ満タンにしておくと、重すぎるために地球から打ち上げて火星に安全に着陸させることができないのだ。

　代案として、MAVを宇宙飛行士が到着する数年前に火星に送っておくという方法がある。一足先に火星に着いたMAVは、その薄い大気から推進剤を作り出す。

　MAVはその後、塵の嵐や過酷な紫外線放射に耐え、運用可能な状態を保たなければならない。そして、ついに離陸を迎えると、数日かけて宇宙飛行士を軌道周回機へと運ぶ。最終的に飛行士らは、軌道上で待つ宇宙船に乗り移り、地球への帰還を果たす。

　つまりMAVのミッションは、地球外の惑星表面から宇宙船を打ち上げて軌道に乗せることだ。

　しかも、チャンスは1度しかない。

　火星へのミッションは、人類にとって初の宇宙への大規模遠征隊となる。宇宙飛行士と積荷を火星に運ぶために、5機もの宇宙船が必要になると考えられている。

　一部の積荷は、複数のパーツに分割されており、宇宙飛行士が到着した後に組み立てられる。しかし、MAVはそうはいかない。NASAジョンソン宇宙センターのシステムエンジニア、ミシェル・ラッカー氏は、「塵の舞う火星で、宇宙服を着て、とりわけ手にミトンをはめてエンジンの積載作業をしたい人はいないでしょう」と理由を説明する。

　NASAによると、MAVは同ミッションにおける「分割できない最大のペイロード」であり、重量は18トンになる見込みだ。ちなみに、これまでに人類が火星表面に送った最も重い物体は、1トンの探査車「キュリオシティ」である。

　火星への着陸は、地球のときよりも難しい。特に、何トンもある物体の場合はなおさらだ。その理由は、着陸カプセルが基本的に空気抵抗を利用して減速するからである。

　火星の大気圏の濃さは、地球の100分の1しかない。ラッカー氏に言わせれば、火星への大気圏突入時にカプセルが燃え尽きることはあっても、十分な減速は期待できないのだ。

続きはソースで

光の伝搬経路を自由に調整できる光学迷彩装置の実現へ前進 - 理研と東工大 | マイナビニュース
http://news.mynavi.jp/news/2015/06/08/420/
非対称な光学迷彩装置を理論的に実証 | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150608_1/

画像
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150608_1/fig1.jpg
これまでの光学迷彩（左）では、光の伝搬の経路は向きに依存しないため、シールド領域に入ってくる光は存在しない。非対称光学迷彩（右）では、これまでの光学迷彩同様、外部から内部へ届く光はない。しかし同時にシールド領域内には光が届くため、内部から外部を見ることができる。


理化学研究所(理研)と東京工業大学は6月8日、非対称な光学迷彩を設計する理論を構築したと発表した。

同成果は理研理論科学研究推進グループ階層縦断型基礎物理学研究チームの瀧雅人 研究員と東京工業大学量子ナノエレクトロニクス研究センターの雨宮智宏 助教、荒井滋久 教授らとの共同研究グループによるもので、米科学誌「IEEE Journal of Quantum Electronics」に掲載された。

光学迷彩は、光を自在に曲げる装置によって、物体や人を見えなくする技術で、最近ではメタマテリアルという人工素材が注目を集め、透明マントのような装置の研究が進められている。これまで提唱されてきた光学迷彩装置は、入射した光が1つの閉領域を迂回するようにすることで、外部から見た人にとって、あたかもその領域内に何も存在しないように見せるという仕組みとなっており、外から光が入らないため、外部だけでなく内部からも見えない「対照的」な振る舞いを示す装置しか実現することができなかった。

今回の研究では、「内部から外部を見ることができるが、外部から内部は見えない」という「非対称性」を持つ光学迷彩装置を実現するための理論を構築した。ベースとなったのは2012年に米スタンフォード大学のグループが提唱した「光子に作用するローレンツ力」の概念で、光を補足する光学的な共振器を格子状に配置し、共振器間を光が曲がりながら伝搬する理論モデルだった。

続きはソースで